JP2900709B2 - 動画像フィルタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、動画像フィルタの動画
像にかかわるＳＮ比を向上させる手段に関する。本発明
は特に動きのある物体を検出するための撮像装置を用い
る画像処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像フィルタでは、一つの画素に
対してその近傍の画素を用いて施される空間フィルタま
たはフレーム積分に代表されるような連続するフレーム
間で同じ位置の画素に対して施される時系列フィルタで
あり、このようなフィルタを空間周波数および連続フレ
ーム間での像の動きを考慮せずに施していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の空間
フィルタでは、空間分解能を低下させ、またフレーム積
分のような時系列フィルタではその画像内に動きの速い
物体が存在する場合にその像が流れる欠点があった。

【０００４】本発明は、このような欠点を除去するもの
で、空間分解能が低下することおよび動きの速い物体に
対して像流れを起こすことを防止する手段をもつ動画像
フィルタを提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、時間軸方向の
高域周波数成分が除去されるフィルタリング処理が施さ
れるフレーム画像信号を構成する画素データを一時記憶
する現フレーム記憶器と、この現フレーム記憶器に一時
記憶されたフレーム画像信号からｎ×ｎ画素で構成され
る小領域を抽出する第一小領域抽出器と、この第一小領
域抽出器で抽出された小領域内の中心画素に対してその
周辺画素を用いて空間フィルタリング処理を施すフィル
タ部とを備えた動画像フィルタにおいて、上記フィルタ
部は上記中心画素およびその周辺画素について複数の単
一方向および複合方向のそれぞれに積分して空間フィル
タリング処理を施す手段を含み、上記フィルタ部でフィ
ルタリング処理された前回のフレーム画像信号を構成す
る画素データを一時記憶する前フレーム記憶器と、上記
第一小領域抽出器が抽出した小領域内の中心画素に相当
の中心画素を有するｎ×ｎ画素で構成される小領域をこ
の前フレーム記憶器から抽出する第二小領域抽出器と、
上記第一小領域抽出器で抽出された小領域内の中心画素
データに対するその周辺画素データを微分してエッジ部
分を抽出するように空間的微分値を算出する第一微分器
と、上記第二小領域抽出器で抽出された小領域内画素の
中心画素データに対するその周辺画素データを微分して
エッジ部分を抽出するように空間的微分値を算出する第
二微分器と、上記第一小領域抽出器で抽出された小領域
内の画素データと上記第二小領域抽出器で抽出された小
領域内の画像データとの間の相関値を算出する相関器
と、上記第一微分器で算出された空間的微分値、上記第
二微分器で算出された空間的微分値および上記相関器で
算出された相関値を用いて上記第一小領域抽出器で抽出
された小領域内の画素データの方向性を判断し画素デー
タのレベルが低下しない方向のフィルタリング処理を取
り出すようにモード切替信号を発生して上記フィルタ部
での上記複数のフィルタリング処理結果のひとつを選択
する選択器とを備えたことを特徴とする。

【０００６】ここで、上記フィルタ部は、上記第一小領
域抽出器で抽出された小領域の縦方向、横方向および対
角線方向のそれぞれとこれらの三つ方向を組み合わせた
方向に画素データを積分して空間フィルタリング処理を
施す手段を備えることが望ましい。

【０００７】

【作用】前フレームと現フレームの同一中心画素を有す
るｎ×ｎ小領域において、微分値および相関値を用いて
画像の方向性を判断し、二次元方向に方向性をもったフ
ィルタリングを行う。これにより、中心画像のレベルが
低下する方向のフィルタリング結果を取り出さずに、レ
ベルの分布の変化を小さくした空間フィルタリングを行
うことができるため、動きの速い物体に対しても像流れ
を起こすことなくＳＮ比を向上することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。図１はこの実施例の構成を示すブロック
図である。この実施例は、図１に示すように、時間軸方
向の高域周波数成分が除去されるフィルタリング処理が
施されるフレーム画像信号を構成する画素データを一時
記憶する現フレーム記憶器２と、この現フレーム記憶器
２に一時記憶されたフレーム画像信号からｎ×ｎ画素で
構成される小領域を抽出する小領域抽出器４と、この小
領域抽出器４で抽出された小領域内の中心画素に対して
その周辺画素を用いて空間フィルタリング処理を施すフ
ィルタ部９とを備え、さらに、本発明の特徴とする手段
として、フィルタ部９は複数の単一方向および複合方向
のそれぞれに空間的に積分して空間フィルタリング処理
を施す手段を含み、フィルタ部９を前回に経由したフレ
ーム画像信号を構成する画素データを一時記憶する前フ
レーム記憶器１と、小領域抽出器４が抽出した小領域内
の中心画素に相当の中心画素を有するｎ×ｎ画素で構成
される小領域をこの前フレーム記憶器から抽出する小領
域抽出器３と、小領域抽出器４で抽出された小領域内の
中心画素データに対するその周辺画素データの空間的微
分値を算出する微分器７と、小領域抽出器３で抽出され
た小領域内画素の中心画素データに対するその周辺画素
データの空間的微分値を算出する微分器６と、小領域抽
出器４で抽出された小領域内の画素データと小領域抽出
器３で抽出された小領域内の画像データとの間の相関値
を算出する相関器５と、微分器７で算出された空間的微
分値、微分器６で算出された空間的微分値および相関器
５で算出された相関値を用いて小領域抽出器４で抽出さ
れた小領域内の画素データの方向性を判断し、この判断
結果に相応のモード切替信号を発生してフィルタ部９で
の複数のフィルタリング処理結果のひとつを選択する選
択器８とを備える。

【０００９】次に、この実施例の動作を説明する。入力
された画像信号は現フレーム記憶器２と小領域抽出器４
に入る。前フレーム抽出器３および小領域抽出器４から
前フレームの小領域と現フレームの小領域とが抽出され
る。抽出された前フレームの小領域内データおよび現フ
レームの小領域内データのそれぞれは前フレーム微分器
６および現フレーム微分器７と相関器５とに入る。そこ
で前フレーム中心画素および現フレーム中心画素の微分
値および前フレームと現フレームとの間の相関値が算出
され、それらの値は選択器８でモード切替信号を発生す
るのに用いられる。小領域抽出器４で抽出された小領域
データはさらにフィルタ部９に入り、方向性のあるフィ
ルタリングが施される。そして選択器８で中心画素のフ
ィルタリングの方向を判断し、それに応じた出力が選択
される。選択された信号は外部に出力されると共に前フ
レーム記憶器１に書き込まれ、次フレームにおける前フ
レームデータとして確保される。

【００１０】次にフィルタ部９の動作例について説明す
る。フィルタリングベクトル〔外１〕を以下のように定
義し、フィルタリング出力をｘ_f とする。

【００１１】

【外１】

【００１２】

【数１】 方向「ｉ」フィルタリング

【００１３】

【数２】 方向「ｉ」、「ｊ」フィルタリング

【００１４】

【数３】 方向「ｉ」、「ｊ」、「ｋ」フィルタリング

【００１５】

【数４】 全方向フィルタリング

【００１６】

【数５】 上式中の記号は図２中の記号と対応し、ｉ、ｊ、ｋは図
２に示す「１」〜「４」のひとつであり、ｉ≠ｊ≠ｋで
ある。

【００１７】図３（ａ）は、長方形の目標パターンを撮
像したときの４つの方向のひとつに着目した場合を示
す。図３（ｂ）は、普通にフィルタをかけた場合を示
し、この場合にノイズは小さくなるが同時にエッジ部分
がぼける。図３（ｃ）は、エッジ部分はこの方向にフィ
ルタをかけないで他の方向にフィルタをかけた場合を示
し、この場合にノイズは小さくなるとともにエッジ部分
もぼけない。

【００１８】図４は、図２に示す抽出された小領域に対
応する画像の各画素のレベルを三次元的に表現したもの
であり、←→は図２に示す←→と同様にフィルタリング
の方向である。図４（ａ）に示すように撮像目標が点で
ある場合に、フィルタリング（例えば平均化）を行うと
図４（ｂ）に示すように中心画像のレベルが下がってし
まうので、いずれの方向にもフィルタリングを行えな
い。図４（ｃ）に示すような撮像目標である場合に、方
向「１」のフィルタリング（例えば平均化）を行っても
中心画像のレベルは変わらずにランダムノイズを減少さ
せることができるが、方向「２」のフィルタリングを行
うと、図４（ｄ）に示すように中心画像のレベルが変化
する。同様に、方向「３」および「４」のフィルタリン
グを行うと中心画像のレベルが変化する。すなわち、こ
のようなレベル分布の撮像目標では、フィルタリングし
てよい方向は方向「１」だけである。

【００１９】なお、さまざまな撮像目標の場合について
フィルタリングしてよい方向を図５に示す。すなわち、
図５（ａ）はフィルタリング不能であることを示し、
図５（ｂ）は方向 i（＝１）のフィルタリングが可能で
あることを示し、図５（ｃ）は方向 i（＝３）のフィル
タリングが可能であることを示し、図５（ｄ）は方向i
（＝１）,j（＝３）のフィルタリングが可能であること
を示す。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、小領域
ごとに空間周波数および物体の動きを判断して空間積分
を行うので、空間分解能の低下および動きの速い物体の
像流れをおこすことなくＳＮ比を向上させることができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の構成を示すブロック構成図。

【図２】図１に含まれる前フレーム抽出器および現フレ
ーム抽出器の動作を示す図。

【図３】図１に含まれるフィルタ部の処理結果を示す波
形図。

【図４】図１に含まれるフィルタ部での処理による中心
画像レベルの影響を示す図。

【図５】図１に含まれるフィルタ部で許容されるフィル
タリング方向を表す図。

【符号の説明】

１ 前フレーム記憶器 ２ 現フレーム記憶器 ３，４ 小領域抽出器 ５ 相関器 ６，７ 微分器 ８ 選択器 ９ フィルタ部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 時間軸方向の高域周波数成分が除去され
   るフィルタリング処理が施されるフレーム画像信号を構
   成する画素データを一時記憶する現フレーム記憶器と、 この現フレーム記憶器に一時記憶されたフレーム画像信
   号からｎ×ｎ画素で構成される小領域を抽出する第一小
   領域抽出器と、 この第一小領域抽出器で抽出された小領域内の中心画素
   に対してその周辺画素を用いて空間フィルタリング処理
   を施すフィルタ部とを備えた動画像フィルタにおいて、 上記フィルタ部は上記中心画素およびその周辺画素につ
   いて複数の単一方向および複合方向のそれぞれに積分し
   て空間フィルタリング処理を施す手段を含み、 上記フィルタ部でフィルタリング処理された前回のフレ
   ーム画像信号を構成する画素データを一時記憶する前フ
   レーム記憶器と、 上記第一小領域抽出器が抽出した小領域内の中心画素に
   相当の中心画素を有するｎ×ｎ画素で構成される小領域
   をこの前フレーム記憶器から抽出する第二小領域抽出器
   と、 上記第一小領域抽出器で抽出された小領域内の中心画素
   データに対するその周辺画素データを微分してエッジ部
   分を抽出するように空間的微分値を算出する第一微分器
   と、 上記第二小領域抽出器で抽出された小領域内画素の中心
   画素データに対するその周辺画素データを微分してエッ
   ジ部分を抽出するように空間的微分値を算出する第二微
   分器と、 上記第一小領域抽出器で抽出された小領域内の画素デー
   タと上記第二小領域抽出器で抽出された小領域内の画像
   データとの間の相関値を算出する相関器と、 上記第一微分器で算出された空間的微分値、上記第二微
   分器で算出された空間的微分値および上記相関器で算出
   された相関値を用いて上記第一小領域抽出器で抽出され
   た小領域内の画素データの方向性を判断し画素データの
   レベルが低下しない方向のフィルタリング処理を取り出
   すようにモード切替信号を発生して上記フィルタ部での
   上記複数のフィルタリング処理結果のひとつを選択する
   選択器とを備えたことを特徴とする動画像フィルタ。
2. 【請求項２】 上記フィルタ部は、上記第一小領域抽出
   器で抽出された小領域の縦方向、横方向および対角線方
   向のそれぞれとこれらの三つ方向を組み合わせた方向に
   積分して空間フィルタリング処理を施す手段を備えた請
   求項１記載の動画像フィルタ。